第18讲 模拟信号的抽样、模拟脉冲调制
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1、通信原理电子教案通信原理电子教案广东海洋大学信息学院广东海洋大学信息学院2012年年11月月通信原理通信原理电子教案电子教案 授课班级：通信授课班级：通信1103班、通信班、通信1104班班 授课教师：广东海洋大学信息学院授课教师：广东海洋大学信息学院 梁能梁能第第7 7章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输通信原理第第7 7章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输 研究内容：研究内容： 7.1 7.1 引言引言 7.2 7.2 抽样定理抽样定理 7.3 7.3 脉冲振幅调制（脉冲振幅调制（PAMPAM） 7.4 7.4 模拟信号的量化模拟信号的量化 7.5 7.5 脉冲编码调制（脉冲编
2、码调制（PCMPCM） 7.6 7.6 增量调制（增量调制（M M） 7.7 PCM7.7 PCM和和M M的性能比较的性能比较 7.8 7.8 差分脉冲编码调制（差分脉冲编码调制（DPCMDPCM） 7.9 7.9 时分复用和多路数字电话系统时分复用和多路数字电话系统 7.10 7.10 语音和图像的压缩编码语音和图像的压缩编码第第7 7章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输通信原理第第7 7章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输7.1 7.1 引言引言通信系统：通信系统：模拟通信系统；数字通信系统。模拟通信系统；数字通信系统。模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输-模拟信号数字化后，
3、用数字通信方式模拟信号数字化后，用数字通信方式传输。传输。系统框图系统框图: :研究重点：研究重点：模拟信号数字化（模拟信号数字化（A/D）及反过程（）及反过程（D/A）。）。抽样抽样量化量化编码编码第第7 7章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输通信原理模拟信号数字化的模拟信号数字化的3步骤：抽样、量化和编码。步骤：抽样、量化和编码。抽样信号抽样信号量化信号t011011011100100100100编码信号第第7 7章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输通信原理7.2 7.2 抽样定理抽样定理 模拟信号数字化的理论基础。模拟信号数字化的理论基础。7.2.1 7.2.1 低通型连续信
4、号的抽样低通型连续信号的抽样1. 1. 抽样定理抽样定理 一频带限制在一频带限制在(0, fH)赫内的时间连续信号赫内的时间连续信号m(t)，若以，若以fs2fH速率对速率对m(t)等间隔（等间隔（Ts1/fs1/2fH）抽样，则）抽样，则m(t)将被所得抽将被所得抽样函数样函数ms(t)完全确定。完全确定。2.2.原理原理 实现抽样和恢复的原理框图如图实现抽样和恢复的原理框图如图7-2所示。所示。信道信道理想抽样理想抽样理想理想LPFLPF)( tm)(tms)(tms)(th)(tm)(tTd图图7-2 抽样与恢复抽样与恢复第第7 7章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输通信原理(a)
5、m(t)(d)ms(t)(c)dT(t)0-3T-2T-TT2T3T第第7 7章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输通信原理抽样脉冲：抽样脉冲：T(t)周期为周期为Ts的冲激序列。的冲激序列。 理想抽样。理想抽样。条件：条件：Ts1/2fH,或或fs2fH时，没必要传送时，没必要传送m(t)本身，就可恢复本身，就可恢复m(t)。 fs=2fH奈奎斯特频率奈奎斯特频率；Ts1/2fH奈奎斯特间隔奈奎斯特间隔。结合该图结合该图证明证明抽样定理：验证条件的必要性。抽样定理：验证条件的必要性。信道信道理想抽样理想抽样理想理想LPFLPF)( tm)(tms)(tms)(th)(tm)(tTd图图
6、7-2 抽样与恢复抽样与恢复第第7 7章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输通信原理( )( )( )sTm tm ttd001( )( )*( )21()11( )()11( )(2)sTsnssnssHnssMMMnTMMnTTMMnTTd（7.2.4）2sH TsnTtnTdd ( )2TsnsssnTdd d抽样：抽样：第第7 7章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输通信原理（1）Ms()中包含无穷多个中包含无穷多个M() ，仅需一个理想，仅需一个理想LPF即可恢复即可恢复 M ()：式中理想式中理想LPF：截止频率：截止频率H H ，增益为，增益为1。传输函数：。传输函数：（
7、2）若）若fs2fH? ，则产生重叠。，则产生重叠。注：注：ms(t)还属模拟信号，其可视作还属模拟信号，其可视作m(t)经脉冲调制所得。经脉冲调制所得。（7.2.6）1,()0,HLH其他)(1)()()(MTHMMSLS0111( )()( )()sssnnsssMMnMMnTTT1( )2()2LHHhtSat恢复：恢复：频域恢复频域恢复:第第7 7章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输通信原理时域恢复时域恢复由式由式（7.2.6）sssLMT MT MH根据时域卷积定理，得根据时域卷积定理，得（7.2.7）1( )( )( )( )sLsMMHMT可见可见( )( )( )()()
8、11()(),2()()HssLsnsHnnsHsnsHnHsnnHnm tT m thtTmtnTSatmtnTSatTffm SatnTm Satndd （7.2.8a）（7.2.8b）式中：式中：mn-m(t)的第的第n个抽样值。个抽样值。第第7 7章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输通信原理上式表明：上式表明： 任何一个频带有限的信号任何一个频带有限的信号m(t)可以展成以抽样函数为基本可以展成以抽样函数为基本信号的无穷级数，级数中各分量的相应系数就是原信号在相应信号的无穷级数，级数中各分量的相应系数就是原信号在相应抽样时刻上的抽样值。抽样时刻上的抽样值。 这就是说，任何一个带限
